Page 93 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 张琪等： 轴类超声检测的波束扩散成像 579

12 置，通过自发自收超声反射法完成检测对象内部平
底孔缺陷超声检测。然后，对采集的超声信号数据
10
先采用常规方法处理超声检测数据，并显示出 A 扫
44
8 45 描图像方便直观识别缺陷信号。接着计算声压幅度
ࣨϙ/V 6 54 从轴线上下降3 dB时声束扩散角，并设计幅值叠加
55
44+
45+ 算法处理超声检测数据。最后，依据CT原理分别呈
4
54+
55+ 现两种方法处理的数据，重构出每个深度内部信息
2
的伪彩色横截面图像，通过伪彩色图像能够识别出
0 轴类内部缺陷的位置深度和范围。
388 389 390 391 392
ງए/mm (2) 使用基于波束扩散的叠加算法处理超声检
(a) 2.5 MHz 测信号，处理结果表明该方法成像效果更佳，能够
1.4 提高数据的信噪比，使数据增益效果达到 12 dB 以
1.2 上，该数据处理方法为研究大型轴类缺陷超声检测
信号处理提供了一种可行的方法依据。
1.0
33 (3) 下一步工作是将在大型轴类进行实验，验
ࣨϙ/V 34 证本方法在大型轴类检测的实验效果。同时本方法
0.8
43
44
0.6
33+ 也存在需要改进的地方，本方法虽然对缺陷信号进
34+
0.4
43+ 行了加强，但加强的同时也会造成缺陷周边没有缺
45+
0.2 陷的地方出现缺陷指示，导致缺陷范围的扩大。后
0 续要通过信号处理，提高信号的时域分辨率。
388 389 390 391 392
ງए/mm
(b) 5 MHz
参 考 文 献
2.0
1.6 [1] 苗垒. 浅谈小角度纵波直探头在轴类锻件探伤中的应用 [J].
33 机电信息, 2016(27): 38–39.
34 [2] Li D, Ye Z, Chen Y, et al. Fatigue life analysis of the glass
43
1.2
ࣨϙ/V 44 reinforced plastics blade of horizontal axis wind turbine[J].
33+
0.8 34+ Acta Energiae Solaris Sinica, 2004, 25(5): 592–598
43+ [3] 张开良, 张晓军, 林俊明, 等. 大直径空心轴类超声探伤系
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统 [J]. 无损检测, 2010, 32(9): 741–743, 746.
0.4
Zhang Kailiang, Zhang Xiaojun, Lin Junming, et al. De-
velopment of ultrasonic testing system for large diame-
0
388 389 390 391 392 ter hollow shaft[J]. Nondestructive Testing, 2010, 32(9):
ງए/mm 741–743, 746.
(c) 10 MHz
[4] 牛卫飞, 姜斌, 韦晨. 超声相控阵在游乐设施轴类检测中的应
用 [J]. 无损检测, 2013, 35(6): 14–17.
图 13 叠加前后幅值信号对比
Niu Weifei, Jiang Bin, Wei Chen. The research on test-
Fig. 13 Comparison of amplitude and signal sig- ing the axis of recreational facilities by ultrasonic phased
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4 结论 法研究 [J]. 应用声学, 2016, 35(2): 109–115.
Song Yuke, Wang Xiaokai, Hua Lin. Research on ultra-
(1) 本文针对大型轴类难拆卸、检测声程长的 sonic test and reconstruction method of the internal de-
特点，搭建了轴类缺陷超声检测试验平台，提出了基 fects in shaft parts[J]. Journal of Applied Acoustics, 2016,
35(2): 109–115.
于波束扩散的叠加算法处理超声数据。本文首先叙
[6] Holmes C, Drinkwater B W, Wilcox P D. Post-processing
述了采用端面网格划分的方式来规划探头扫查位 of the full matrix of ultrasonic transmit-receive array data